Explicit stress–strain equations for modeling frictional materials     

Kenneth J. Xu  Martin D. Liu  Buddhima Indraratna 《Marine Georesources & Geotechnology》2018,36(6):722-734

In this paper, a comprehensive study on simulating the shearing behavior of frictional materials is performed. A set of two explicit equations, describing the relationship among the shear stress ratio and the distortional strain and the volumetric strain, are formulated independently. The equations contain three stress parameters and three strain parameters and another parameter representing the nonuniformity of stress and strain during softening. All the parameters have clear physical significance and can be determined experimentally. It is demonstrated that the proposed equations have the capacity of simulating the complicated shearing behavior of many types of frictional materials including geomaterials. The proposed equations are used to simulate the stress–strain behavior for 27 frictional materials with 98 tests. These materials include soft and stiff clays in both reconstituted and structured states, silicon sands and calcareous sands, silts, compacted fill materials, volcanic soils, decomposed granite soils, cemented soils (both artificially and naturally cemented), partially saturated soils, ballast, rocks, reinforced soils, tire chips, sugar, wheat, and rapeseed. It has been demonstrated that the proposed explicit constitutive equations have the capacity to capture accurately the shearing behavior of frictional materials both qualitatively and quantitatively. A study on model parameters has been performed.  相似文献   

岩体结构面各向异性变异系数的尺寸效应研究     

洪陈杰  黄曼  夏才初  罗战友  杜时贵 《岩土力学》2020,41(6):2098-2109

岩体结构面的各向异性与尺寸效应特征对其力学性质影响较大，综合考虑两者之间的相互关系对工程岩体稳定性评价具有重要意义。全面分析不同尺度结构面的各向异性分布，提出考虑正交方向三维形貌参数的各向异性变异系数AVC3D。通过渐进覆盖法统计4组天然岩体结构面10种不同采样尺寸的各向异性变异系数及其尺寸效应规律。结果表明：各向异性变异系数均随结构面尺寸增大而减小至定值，其与结构面尺寸具有较好的负对数函数关系；通过归一化处理，各向异性变异系数与结构面尺寸呈现较好的线性函数关系，表明各向异性变异系数具有分形结构，分维数D可以实现其尺寸效应的规律统计。该方法揭示了影响结构面形貌特征方向性变化的最大有效倾角 和粗糙系数C的增长幅度会随采样尺寸增大趋于稳定的变化机制，体现了当结构面达到各向异性尺寸效应的阈值后，会呈现出稳定的各向异性规律。  相似文献   

岩石膨胀性试验注意事项探讨     

刘军  谷莉  郭程  卓慧英 《岩土工程技术》2020,(2):117-121

从室内试验的角度来探讨几类工程勘察中岩石常用膨胀性试验(自由膨胀率、膨胀力、侧向约束膨胀率、耐崩解)的注意事项,从野外取样、标准样品制取、试验操作、方法选择等方面进行了论述,力求减小试验误差,提高膨胀岩的试验水平,保证试验结果的准确性,并使膨胀岩膨胀性指标的测定方法更臻完善。  相似文献   

勉略构造带新元古代洋盆俯冲作用：来自略阳地区纸房沟岩片火山岩锆石U- Pb年龄和Lu- Hf同位素的证据     

徐通  张晓团  焦建刚  张红强  贾力 《地质学报》2020,94(12):3607-3624

纸房沟岩片位于勉略构造带略阳地区。通过细致的岩石学和地球化学研究，将纸房沟岩片内的火山岩分为拉斑玄武岩系列（Ⅰ类）和钙碱性火山岩系列（Ⅱ类）。Ⅰ类火山岩稀土配分曲线左倾，富Na贫P，整体具有N- MORB特点，形成于洋脊构造环境。相比Ⅰ类火山岩，Ⅱ类火山岩具有更高的SiO2(49.02％~61.86％)和K2O(0.32％~1.55％)含量，相对亏损Nb、Ta、P和Ti，形成于陆缘弧构造环境。Ⅱ类火山岩锆石Lu- Hf同位素测试结果显示，εHf(t)值主体为负值，介于-8.01~+0.77，表明其主要为古老地壳物质熔融成因。Ⅱ类火山岩LA- ICP- MS锆石U- Pb测年结果为854±3Ma(MSWD=0.12, n=30)、844±4Ma (MSWD=0.03, n=15)，表明纸房沟岩片火山岩结晶时代为新元古代早中期。综合前人成果认为，纸房沟岩片火山岩为新元古代勉略洋盆俯冲的产物，俯冲作用一直持续到800Ma左右，该俯冲过程很可能是对全球性Rodinia超大陆聚合事件的响应。  相似文献   

帕米尔高原Rushan-Pshart古特提斯洋或中特提斯洋争论的岩石地球化学证据     

徐天德  王世锋  汤文坤  姚鑫 《地质科学》2020,(1):218-233

帕米尔高原上广泛分布的加里东期火山岩,印支期火山岩与燕山期火山岩被认为是块体依次向北俯冲拼贴到欧亚板块上的产物。特别是燕山期火山岩被认为是Rushan-Pshart中特提斯洋闭合的产物。但近年来地层古生物、火山岩证据不断表明Rushan-Pshart洋闭合时间在晚三叠一早侏罗世,由此限定Rushan-Pshart古特提斯洋性质,而帕米尔高原上广泛分布的燕山期火山岩是更南部的Shyok中特提斯洋闭合的产物。目前,中国境内Rushan-Pshart缝合带属性的研究工作展开较晚,研究程度较低。我们对塔什库尔干明铁盖沟一线燕山期火山岩带展开的工作发现零星分布的印支期花岗岩。印支期花岗岩错石U・Pb年龄显示岩体侵位时间在201 Ma左右。全岩主量元素特征表明岩石为I型高钾钙碱性闪长花岗岩;稀土元素在球粒陨石标准化图解中呈轻稀土元素相对富集,重稀土元素相对亏损的右倾海鸥型。明铁盖岩体的微量元素显示大离子亲石元素明显富集,而高场强元素明显亏损。稀土微量元素特征倾向花岗岩属性为岛弧型花岗岩,Sr-Nd-Hf同位素比值特征显示岩体形成于下地壳部分熔融环境。岩体的地化特征表明岩体形成的构造环境为板块汇聚的洋壳俯冲阶段,结合区域地质特征,我们将花岗岩体归为Rushan-Pshart古特提斯洋壳俯冲消减的产物。Rushan-Pshart缝合带传统上认为是中特提斯带,近年的研究进展认为其为古特提斯缝合带,本文的工作支持这种观点。Rushan-Pshart古特提斯缝合带的确立对帕米尔高原与青藏高原主体的块体对比提供了可信的对比方案,并对青藏高原新生代陆内变形方式的争论提供了可靠的证据。  相似文献   

东天山博格达晚石炭世双峰式火山岩地球化学特征及意义     

刘亮  李江涛  江辉  杨宇东  何文劲  王莲  王傅佳 《岩石矿物学杂志》2020,39(5):525-538

东天山博格达造山带晚石炭世柳树沟组为一套由玄武岩和流纹岩组成的双峰式火山岩,形成于晚石炭世,其Si O_2含量介于46.18%～46.56%和76.06%～76.25%之间,具有明显的Daly成分间断。其中,玄武岩具富Na贫K特征,Ti O_2、Al_2O_3、Ca O和MgO含量均较高,∑REE为75.54×10~(-6)～80.22×10~(-6),LREE/HREE值为3.00～3.12,以富集Ba、Rb等大离子亲石元素(LILE)和不相容元素(P、K),相对亏损Ti、Ta、Nb等高场强元素(HFSE)和不相容元素(U、Th)为特征;流纹岩Na_2O/K_2O值为0.32～0.36,属低Ti、低Mg类流纹岩,∑REE为520.72×10~(-6)～595.26×10~(-6),LREE/HREE值为5.60～6.53,具有Rb、Th、K、La、Ce、Zr、Hf、Sm等元素的富集以及Ba、U、Ta、Nb、Sr、P和Ti元素的亏损特征。柳树沟组双峰式火山岩形成于大陆裂谷环境,具板内成因特征,玄武岩可能为亏损尖晶石相地幔橄榄岩向石榴石相地幔橄榄岩过渡相较高程度部分熔融的产物,受到地壳物质混染;流纹岩具典型的A型花岗岩的地球化学特征。  相似文献   

化学刺激法提高花岗岩类岩石裂隙渗透性的实验研究     

郭清海  何曈  庄亚芹  骆进  张灿海 《地学前缘》2020,27(1):159-169

增强型地热系统(EGS)用于通过人工形成地热储层的方法从深部低渗透性岩体中开采地热能;国际上常采用水力压裂辅以化学刺激的方法改造EGS 储层以提高其渗透率。本文以采自青海共和盆地的花岗闪长岩样品为对象,选用3种不同化学刺激剂(氢氧化钠、盐酸和土酸),在3组不同注入流速条件下开展了系统化学刺激实验。结果表明:注入盐酸和土酸后样品渗透率均有提高,且采用土酸时渗透率提高幅度明显大于盐酸;但注入氢氧化钠后,样品渗透率反而降低。在3类化学刺激剂中,土酸对长石类矿物的溶蚀能力最强,而氢氧化钠溶液对石英的溶蚀能力最强,但氢氧化钠溶液在溶解岩石样品裂隙表面矿物后极易形成非定形态二氧化硅或非定形态铝硅酸盐蚀变矿物并阻塞裂隙,反而对化学刺激效果造成负面影响。总体来看,土酸是青海共和盆地干热岩体的最佳化学刺激剂。在中等注入速度(3 mL·min^-1)条件下,土酸对岩石样品的溶蚀程度就可达到最高;在此基础上进一步降低流速,则可能使溶解组分更易从液相中沉淀而充填于样品裂隙,导致样品渗透率有所下降。  相似文献   

青海共和盆地地热资源热源机制与聚热模式   总被引：2，自引：0，他引：2  

唐显春  王贵玲  马岩  张代磊  刘忠  赵旭  程天君 《地质学报》2020,94(7):2052-2065

青海共和盆地东侧贵德扎仓热田是探讨共和盆地地热资源成因的关键地区。本文综合区域地质、岩石热物性、同位素年代学、水文地球化学和地球物理测量等方法,重点分析了共和盆地的构造背景和热源机制,深入研究了共和盆地地热能系统的关键环节。研究发现:①识别出盆地地壳15 km以下深度发育高导体,并可与新生代青藏高原东部中-下地壳发育的层状低速高导层对比;②近NW-NS向的瓦里贡左旋走滑逆冲断裂是扎仓热田重要的控热和导热断裂;③晚中生代花岗岩与上覆围岩具有显著的热导率;④温泉氢氧同位素指示水源以地表水补给为主;⑤存在浅层新生界碎屑岩中-低温热储和深层花岗岩中-高温热储,发育四层两类地热资源。综合分析提出了共和盆地干热岩三元聚热模式:即新生代中-下地壳发育的高温低速高导层是主要热源,中晚三叠世花岗岩是良好的导热和储热体,既是干热岩母岩,也是热储,新生代低热导率沉积岩是良好的盖层。研究对于青藏高原地热成因、资源预测、开发规划等具有参考意义。  相似文献   

Effect of different registration methods on precision of orientation based on RTK registration/georeferencing mode     

Shengming Hu  Zhijian Chen  Chenghui Wan  Chun Tang  Wen Xiong 《Marine Georesources & Geotechnology》2020,38(4):385-392

Abstract

Compared with traditional methods, the three-dimensional laser-scanning (3D-LS) technique can efficiently acquire many high-quality geometric properties of rock discontinuities. In practice, engineers usually prefer to simplify the processing by using single-station point data and roughly orienting owing to the complexity of registration/georeferencing multi-station point data. However, prior published studies have paid little attention to the accuracy and reliability when determining discontinuity orientations using 3D-LS. We propose a reliable and accurate method with robust on-site applicability. As part of an ongoing effort, we are evaluating the precision of the commonly used coarse registration method and the fine registration method, and promoted the optimized coarse- and fine-registration methods and evaluated their precision. It is found that: (1) the common and the optimized registration method can meet our project’s engineering requirements, and the optimized registration method improved accuracy in the dip direction by approximately 1°; (2) fine registration using an iterative closest point (ICP) algorithm can correct both dip direction and dip angle; and (3) the orientation is of high precision with commonly used coarse and fine registration, whereas the optimization effect to correct the orientation is slightly limited.  相似文献   

基于沉积过程的数字岩石建模方法研究          下载免费PDF全文

田志  肖立志  廖广志  董虎  田守嶒  宋先知 《地球物理学报》2019,62(1):248-259

本文提出模拟地层沉积及成岩过程的矿物沉积算法,建立数字岩石模型,并通过对比Micro-CT扫描图像和数值模型的局部孔隙度及平均渗流概率函数分布特征,评价建模的准确性.结果表明,由二维扫描提取的粒径信息作为输入参数,模拟矿物沉积过程建模得到的三维数字岩石模型,能够准确重构原始岩心的非均质性及渗流特性,成功应用于泥质砂岩、碳酸盐岩、页岩等存在多矿物或多尺度孔隙的数字岩石建模中.数字岩石物理是正在兴起的重要技术.数字岩石采用超高分辨率先进成像装备,采集和表征微纳尺度岩石结构,在岩石弹性、电性、核磁、渗流特性等数值计算中发挥重要作用.但是,由于三维直接成像在有限视域内难以表征足够的岩石非均质性,提取二维结构统计特征,利用统计或地质过程法重构具有代表性的三维岩石结构成为十分有价值的研究课题,而且,对业界大量存在的岩石薄片及电镜高清二维图像的深度开发应用也具有重要的现实意义.本文发展的新方法,复原沉积过程,较好地解决了孔隙尺度岩石物理定量研究中数值建模与理论计算的技术瓶颈.  相似文献